Sous le commandement du capitaine Kirk, l'équipage de l'Enterprise s'emploie à ressusciter le Vulcanien Spock, qui s'est sacrifié pour sauver ses compagnons.
L'Enterprise rejoint la Terre, sauvé par le sacrifice de Spock. C'est alors que Sarek, son père, révèle à Kirk que les Vulcaniens sont capables de se dédoubler et que son fils avait légué sa force mentale au docteur McCoy. Il est donc possible de réunir le corps et l'esprit de Spock afin de le ressusciter...